Die Erde ist für Meteore kein Unbekannter. Tatsächlich treten Meteorschauer regelmäßig auf, wenn kleine Objekte (Meteoroiden) in die Erdatmosphäre gelangen und am Nachthimmel strahlen. Da die meisten dieser Objekte kleiner als ein Sandkorn sind, erreichen sie nie die Oberfläche und verbrennen einfach in der Atmosphäre. Aber hin und wieder schafft es ein Meteor von ausreichender Größe durch die Oberfläche und explodiert dort, wo er erheblichen Schaden anrichten kann.
Ein gutes Beispiel dafür ist der Tscheljabinsker Meteorit, der im Februar 2013 über Russland in den Himmel explodierte. Dieser Vorfall zeigte, wie viel Schaden ein Meteorit mit Luftstoß anrichten kann, und betonte die Notwendigkeit der Bereitschaft. Glücklicherweise zeigt eine neue Studie der Purdue University, dass die Erdatmosphäre tatsächlich ein besserer Schutzschild gegen Meteore ist, als wir es zugetraut haben.
Ihre Studie, die mit Unterstützung des NASA Office of Planetary Defense durchgeführt wurde, erschien kürzlich in der wissenschaftlichen Zeitschrift Meteoritics and Planetary Science - mit dem Titel „Luftdurchdringung verbessert die Fragmentierung eindringender Meteoroiden“. Das Studienteam bestand aus Marshall Tabetah und Jay Melosh, einem Postdoc-Mitarbeiter und Professor am Institut für Erd-, Atmosphären- und Planetenwissenschaften (EAPS) der Purdue University.
In der Vergangenheit haben Forscher verstanden, dass Meteoroide oft explodieren, bevor sie die Oberfläche erreichen, aber sie waren ratlos, wenn es darum ging, zu erklären, warum. Für ihre Studie verwendeten Tabetah und Melosh den Tscheljabinsker Meteoriten als Fallstudie, um genau zu bestimmen, wie sich Meteoroiden auflösen, wenn sie unsere Atmosphäre treffen. Zu dieser Zeit war die Explosion eine ziemliche Überraschung, was zu so großen Schäden führte.
Als der Meteorit in die Erdatmosphäre eindrang, erzeugte er einen hellen Feuerball und explodierte Minuten später, wobei er dieselbe Energiemenge wie eine kleine Atomwaffe erzeugte. Die daraus resultierende Schockwelle schoss aus den Fenstern, verletzte fast 1500 Menschen und verursachte Schäden in Millionenhöhe. Es schickte auch Fragmente an die Oberfläche, die geborgen wurden, und einige wurden sogar verwendet, um Medaillen für die Winterspiele 2014 in Sotschi herzustellen.
Überraschend war aber auch, wie viel Trümmer des Meters nach der Explosion geborgen wurden. Während der Meteorit selbst über 9000 Tonnen (10.000 US-Tonnen) wog, wurden jemals nur etwa 1800 Tonnen (2.000 US-Tonnen) Trümmer geborgen. Dies bedeutete, dass etwas in der oberen Atmosphäre passierte, was dazu führte, dass es den größten Teil seiner Masse verlor.
Um dies zu lösen, begannen Tabetah und Melosh zu überlegen, wie hoher Luftdruck vor einem Meteor in seine Poren und Risse eindringen würde, wodurch der Körper des Meteors auseinander gedrückt und explodiert würde. Wie Melosh in einer Pressemitteilung der Purdue University News erklärte:
"Es gibt ein großes Gefälle zwischen Hochdruckluft vor dem Meteor und dem Luftvakuum dahinter. Wenn sich die Luft durch die Passagen des Meteoriten bewegen kann, kann sie leicht eindringen und Teile abblasen. “
Um das Rätsel zu lösen, wohin die Masse des Meteoriten ging, konstruierten Tabetah und Melosh Modelle, die den Eintrittsprozess des Tscheljabinsker Meteoriten charakterisierten, der auch seine ursprüngliche Masse berücksichtigte und wie er sich beim Eintritt auflöste. Anschließend entwickelten sie einen einzigartigen Computercode, mit dem sowohl festes Material aus dem Körper des Meteoriten als auch Luft in einem beliebigen Teil der Berechnung vorhanden sein konnten. Wie Melosh anzeigte:
"Ich habe eine Weile nach so etwas gesucht. Die meisten Computercodes, die wir zur Simulation von Stößen verwenden, können mehrere Materialien in einer Zelle tolerieren, aber sie mitteln alles zusammen. Verschiedene Materialien in der Zelle verwenden ihre individuelle Identität, was für diese Art der Berechnung nicht geeignet ist. “
Mit diesem neuen Code konnten sie den Austausch von Energie und Impuls zwischen dem eintretenden Meteoriten und der wechselwirkenden atmosphärischen Luft vollständig simulieren. Während der Simulationen konnte Luft, die in den Meteoriten gedrückt wurde, nach innen sickern, was die Stärke des Meteoriten erheblich verringerte. Im Wesentlichen konnte Luft das Innere des Meteoriten erreichen und ihn von innen nach außen explodieren lassen.
Dies löste nicht nur das Rätsel, wohin die fehlende Masse des Tscheljabinsker Meteoriten ging, sondern stimmte auch mit dem 2013 beobachteten Luftstoß-Effekt überein. Die Studie zeigt auch, dass bei kleineren Meteroiden die Atmosphäre die beste Verteidigung der Erde ist. In Kombination mit Frühwarnverfahren, die während des Tscheljabinsker Meteroid-Ereignisses fehlten, können Verletzungen in Zukunft vermieden werden.
Dies ist sicherlich eine gute Nachricht für Menschen, die sich Sorgen um den Schutz der Planeten machen, zumindest wenn es um kleine Meteroide geht. Größere werden jedoch wahrscheinlich nicht von der Erdatmosphäre beeinflusst. Glücklicherweise legen die NASA und andere Weltraumagenturen Wert darauf, diese regelmäßig zu überwachen, damit die Öffentlichkeit rechtzeitig alarmiert werden kann, wenn Streuner zu nahe an der Erde sind. Sie sind auch damit beschäftigt, Gegenmaßnahmen für den Fall einer möglichen Kollision zu entwickeln.
